JP2009206800A - Image processing apparatus, projector and image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタのための画像処理に関し、特に、投写面に表示される画像の歪み補正技術に関する。 The present invention relates to image processing for a projector, and more particularly to a technique for correcting distortion of an image displayed on a projection surface.
プロジェクタなどの画像表示装置を用いて、投写面に画像を表示する画像表示システムが利用されている。画像表示システムでは、例えば、画像表示システム使用時にのみ設置し、未使用時には収納される仮設型の投写面が利用される。このような仮設型の投写面には弛みが生じやすく、表示される画像に歪みが生じることがある。そのため、点図形が同一間隔で配置されたパターン画像をスクリーンに投写して、視聴者の視点位置に設置したデジタルカメラ等の撮影装置で投写画像を撮影し、スクリーン上で点図形が示される位置と元のパターン画像での点図形が示される位置とのずれに基づいて、画像に対して歪み補正を行い、歪みのない画像をスクリーンに投写する技術が開示されている。 An image display system that displays an image on a projection surface using an image display device such as a projector is used. In the image display system, for example, a temporary projection surface that is installed only when the image display system is used and stored when not used is used. Such a temporary projection surface is likely to be loose, and a displayed image may be distorted. Therefore, a pattern image in which dot figures are arranged at the same interval is projected on the screen, and the projected image is shot with a shooting device such as a digital camera installed at the viewer's viewpoint position. Disclosed is a technique for performing distortion correction on an image based on a deviation from a position where a point graphic is shown in the original pattern image, and projecting an image without distortion on a screen.
しかしながら、撮影装置の光軸がスクリーン法線に対して傾いた状態でスクリーンに表示されているパターン画像が撮影されると、撮影されたパターン画像には撮影装置の傾きに応じた台形歪みが生じる。このように台形歪みが生じているパターン画像を用いて曲面歪み補正を行った場合、補正後の投写画像には、撮影されたパターン画像に生じている台形歪みとは逆方向の台形歪みが生じ、曲面歪み補正の精度が低下するという問題がある。 However, when a pattern image displayed on the screen is photographed with the optical axis of the photographing apparatus tilted with respect to the screen normal, the trapezoidal distortion corresponding to the inclination of the photographing apparatus occurs in the photographed pattern image. . When curved surface distortion correction is performed using a pattern image in which trapezoidal distortion occurs in this way, trapezoidal distortion in the direction opposite to that generated in the captured pattern image occurs in the projected image after correction. There is a problem that the accuracy of curved surface distortion correction is lowered.
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、しわや弛みの生じているスクリーンへの画像投写時における、投写画像の歪み補正の精度向上を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the accuracy of distortion correction of a projected image when an image is projected onto a screen where wrinkles or slack are generated.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]
プロジェクタによって投写面に投写される投写画像の歪み補正を行う画像処理装置であって、撮影装置によって撮影された、前記プロジェクタによって前記投写面に投写されている前記補正用画像を表す撮影補正用画像データを取得する撮影補正用画像データ取得手段と、前記補正用画像を表す補正用画像データを取得する補正用画像データ取得手段と、前記撮影補正用画像データと、前記補正用画像データとに基づき、前記撮影装置の傾きに起因して前記撮影補正用画像データにより表される撮影補正用画像に生じる台形歪みを補正する台形歪み補正処理を前記撮影補正用画像データに施す台形歪み補正手段と、前記撮影補正用画像の台形歪みが補正された台形補正画像と、前記補正用画像とを比較して、前記投写面の歪みに起因して前記投写画像に生じる曲面歪みを補正するための曲面歪み補正情報を生成する補正情報生成手段と、前記投写面に投写する画像を表す画像データを取得する投写用画像データ取得手段と、前記曲面歪み補正情報を用いて、前記取得した画像データに曲面歪み補正処理を施す曲面歪み補正手段と、を備える画像処理装置。
[Application Example 1]
An image processing apparatus for correcting distortion of a projected image projected on a projection plane by a projector, the photographing correction image representing the correction image projected on the projection plane by the projector and photographed by a photographing apparatus Based on the shooting correction image data acquisition means for acquiring data, the correction image data acquisition means for acquiring correction image data representing the correction image, the shooting correction image data, and the correction image data. Trapezoidal distortion correction means for performing trapezoidal distortion correction processing for correcting the trapezoidal distortion generated in the imaging correction image represented by the imaging correction image data due to the inclination of the imaging apparatus to the imaging correction image data; The trapezoidal corrected image in which the keystone distortion of the shooting correction image is corrected and the correction image are compared, and the distortion is caused by the distortion of the projection plane. Correction information generating means for generating curved surface distortion correction information for correcting curved surface distortion generated in a copy image, projection image data acquiring means for acquiring image data representing an image projected on the projection surface, and curved surface distortion correction An image processing apparatus comprising: a curved surface distortion correction unit that performs a curved surface distortion correction process on the acquired image data using information.
適用例1の画像処理装置によれば、曲面歪み補正処理の前に撮影補正用画像の台形歪みが補正されるので、台形歪みの生じていない撮像補正用画像を用いて曲面歪みの補正処理に用いられる曲面歪み補正情報を生成できる。従って、撮影手段の光軸の傾きにより撮影補正用画像に台形歪みが生じていても、投写面の歪みにより投写画像に生じる曲面歪みを精度よく補正できる。よって、投写面に投写される画像の画質を向上できる。 According to the image processing apparatus of Application Example 1, since the trapezoidal distortion of the shooting correction image is corrected before the curved surface distortion correction processing, the curved surface distortion correction processing is performed using the imaging correction image in which the trapezoidal distortion does not occur. The curved surface distortion correction information to be used can be generated. Therefore, even if trapezoidal distortion occurs in the image for correction of photographing due to the inclination of the optical axis of the photographing means, curved surface distortion generated in the projected image due to distortion of the projection surface can be accurately corrected. Therefore, the image quality of the image projected on the projection surface can be improved.
適用例1の画像処理装置において、前記撮影補正用画像データと前記補正用画像データとを用いて、式1の変換式の両辺の差分が最小となる係数を算出し、前記算出した係数を適用した前記変換式を用いて、前記撮影補正用画像データに、前記台形歪み補正処理を施す。
適用例1の画像処理装置によれば、台形歪み補正処理に用いる変換式の両辺の差分が最小となるように定数を決定する。従って、曲面歪みを含む撮影補正用画像データの台形歪みを精度良く補正できる。 According to the image processing apparatus of the application example 1, the constant is determined so that the difference between both sides of the conversion formula used for the trapezoidal distortion correction process is minimized. Therefore, it is possible to accurately correct the trapezoidal distortion of the image data for photographing correction including the curved surface distortion.
適用例1の画像処理装置において、前記補正用画像データにより表される補正用画像には、所定の図形により表される複数特徴点が含まれており、前記台形歪み補正手段は、前記撮影補正用画像に含まれる前記複数の特徴点の位置を前記変換式により変換した位置と、前記補正用画像の前記複数の特徴点の位置との差分の二乗和が最小になるように、最小二乗近似法を用いて前記変換式の係数を算出する。適用例1の画像処理装置によれば、最小二乗法を用いて定数を算出できる。従って、定数の精度を向上でき、曲面歪みを含む撮影画像データの台形歪み補正の精度を向上できる。 In the image processing apparatus according to the application example 1, the correction image represented by the correction image data includes a plurality of feature points represented by a predetermined figure, and the trapezoidal distortion correction unit includes the photographing correction. Least square approximation so that the sum of squares of the difference between the position obtained by converting the position of the plurality of feature points included in the image for conversion by the conversion formula and the position of the plurality of feature points of the correction image is minimized. The coefficient of the conversion formula is calculated using the method. According to the image processing apparatus of the application example 1, the constant can be calculated using the least square method. Therefore, the accuracy of the constant can be improved, and the accuracy of the trapezoidal distortion correction of the captured image data including the curved surface distortion can be improved.
適用例1の画像処理装置において、前記台形歪み補正手段は、式2の方程式を適用して、前記変換式の係数を算出する。
適用例1の画像処理装置によれば、補正用画像に含まれる少なくとも4つの特徴点を用いて、撮影補正パターン画像の台形歪みを補正できる。従って、画像処理装置の性能や利用者が所望する補正の精度に応じて、利用する特徴点の数を増減することにより、任意の精度で定数を算出できる。 According to the image processing apparatus of the application example 1, it is possible to correct the trapezoidal distortion of the photographing correction pattern image using at least four feature points included in the correction image. Therefore, the constant can be calculated with arbitrary accuracy by increasing or decreasing the number of feature points to be used in accordance with the performance of the image processing apparatus and the accuracy of correction desired by the user.
[適用例2]
プロジェクタであって、光源と、画像データに基づいて前記光源からの射出光を変調し、画像を形成する画像形成部と、適用例1の画像処理装置と、前記補正画像データを前記画像形成部に入力する補正用画像データ入力手段と、前記画像処理装置によって前記曲面歪み補正処理が施された画像データを前記画像形成部に入力する補正画像データ入力手段と、を備えるプロジェクタ。適用例2のプロジェクタによれば、台形歪みが補正された撮影画像を用いて曲面歪み補正情報を生成し、生成した曲面歪み補正情報を用いた曲面歪み補正処理が施された画像データに基づいて画像を投写できる。よって、撮影手段の光軸の傾きにより撮影補正用画像に台形歪みが生じていても、投写面に歪みのない画像を表示できる。
[Application Example 2]
A projector, which is a light source, an image forming unit that modulates light emitted from the light source based on image data, and forms an image, the image processing apparatus of application example 1, and the corrected image data that is the image forming unit A correction image data input means for inputting to the projector, and a corrected image data input means for inputting the image data subjected to the curved surface distortion correction processing by the image processing apparatus to the image forming section. According to the projector of Application Example 2, curved surface distortion correction information is generated using a captured image in which trapezoidal distortion is corrected, and based on image data that has been subjected to curved surface distortion correction processing using the generated curved surface distortion correction information. Can project images. Therefore, even if trapezoidal distortion occurs in the photographing correction image due to the inclination of the optical axis of the photographing means, an image without distortion can be displayed on the projection plane.
本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。また、本発明は、上述した画像処理装置としての構成の他に、画像処理装置による画像処理方法、画像処理装置に画像処理を実行させるためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムをコンピュータ読み取り可能に記録した記録媒体等としても構成できる。いずれの構成においても、上述した各態様を適宜適用可能である。コンピュータが読み取り可能な記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスクや、CD−ROM、DVD−ROM、光磁気ディスク、ICカード、ハードディスク等種々の媒体を利用することが可能である。 In the present invention, the various aspects described above can be applied by appropriately combining or omitting some of them. In addition to the configuration as the image processing apparatus described above, the present invention records an image processing method by the image processing apparatus, a computer program for causing the image processing apparatus to execute image processing, and the computer program recorded in a computer-readable manner. It can also be configured as a recording medium. In any configuration, the above-described aspects can be appropriately applied. As a computer-readable recording medium, various media such as a flexible disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a magneto-optical disk, an IC card, and a hard disk can be used.
A.実施例:
A1.システム構成:
図1は、実施例における画像表示システムについて例示する説明図である。図1(a)は、実施例の画像表示システムのシステム構成について示しており、図1(b)および図1(c)は、撮影部20の光軸とスクリーン法線との関係について示している。画像表示システムは、プロジェクタ10と、撮影部20と、投写面SCとを備える。投写面SCはつり下げ式のスクリーンである。
A. Example:
A1. System configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating an image display system in the embodiment. FIG. 1A shows the system configuration of the image display system of the embodiment, and FIGS. 1B and 1C show the relationship between the optical axis of the photographing
撮影部20は、デジタルカメラであり、投写面SCに投写されている投写画像を撮影し、撮影画像データをプロジェクタ10に入力する。実施例では、撮影部20は、プロジェクタ10により投写面に投写された補正パターン画像である投写補正パターン画像220を撮影する。補正パターン画像とは、点図形により表される複数の特徴点Pが所定の間隔で規則的に配置されている画像であり、投写面SCのしわや弛みによる膨らみに起因して画像に部分的に生じる歪みを補正するために用いられる。なお、特徴点Pの配置は一例であり、これに限られるものではない。以降、実施例では、投写面SCのしわや弛みによる膨らみや窪みに起因して画像に生じる歪みを曲面歪みと呼び、撮影部20により撮影された補正パターン画像を撮影補正パターン画像230と呼ぶ。なお、投写面SC上に表示されている補正パターン画像220は、プロジェクタ10のあおりにより生じる台形歪みが予め利用者(または、プロジェクタ)により補正されている。
The photographing
ところで、投写補正パターン画像220の撮影時には、視聴者の視点位置から撮影されることが好ましく、撮影部20の光軸Laと投写面SCの法線とがほぼ平行であることが好ましい。しかし、利用者が撮影部20を手に持って投写補正パターン画像220を撮影するため、撮影補正パターン画像230には、図1(a)に示すように、撮影部20の傾きに応じて台形状の歪みが生じる。具体的には、図1(b)に示すように、撮影部20が、撮影部20のレンズ光軸Laを回転軸として回転された状態で投写面SCを撮影したり、図1(b)に示すように、撮影部20の光軸LAが、スクリーン法線Hに対して傾いている状態で投写面SCを撮影したりすると、撮影補正パターン画像に台形状の歪みが生じる。台形歪みが生じている撮影補正パターン画像を用いて曲面歪み補正を行うと、曲面歪み補正の精度が低下してしまう。以降、実施例では、特に説明がない限り、撮影部20のレンズ光軸Laを回転軸として回転された状態で投写面SCを撮影したり、撮像部の光軸LAが、スクリーン法線Hに傾いている状態で投写面SCを撮影したりすることにより、撮影撮影補正パターン画像に生じた台形状の歪みを、台形歪みと呼ぶ。
By the way, when the projection
そのため、実施例では、プロジェクタ10は、曲面歪み補正処理前に撮影補正パターン画像230の台形歪みを補正し、台形歪みが補正された撮影補正パターン画像(以降、実施例では、台形補正画像と呼ぶ)を用いて、投写面SCの曲面歪みにより投写画像に生じる曲面歪みを補正する。
Therefore, in the embodiment, the
A2.機能ブロック:
図2は、実施例におけるプロジェクタ10の機能ブロックを例示する説明図である。プロジェクタ10は、光源ランプ11と、液晶ライトバルブ13と、投写光学系15とを備える。図2において、各光学系は簡略に示されている。また、プロジェクタ10は、光源ランプ駆動部12、液晶ライトバルブ駆動部14、投写光学系調整部16、画像処理部50および操作部130を備える。画像処理部50は、CPU100、画像取得部102、台形歪み補正情報生成部104、台形歪み補正部106,曲面歪み補正情報生成部108,曲面歪み補正部110,メモリ120を備える。CPU100は、プロジェクタ10全体の動作を制御する。実施例では、画像処理部50が特許請求の範囲における「画像処理装置」に当たる。
A2. Function block:
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating functional blocks of the
光源ランプ駆動部12は、光源ランプ11を駆動する。液晶ライトバルブ駆動部14は、画像処理部50から与えられる画像データに従って、液晶ライトバルブ13を駆動する。
The light source
操作部130は、ユーザからの入力に応じて、CPU100に種々の処理を実行させる。例えば、ユーザは、操作部130を介して、歪み補正処理に用いられる補正情報を作成したり、投写面SCに投写される画像のコントラストを調整したりできる。
The
投写光学系調整部16は、投写光学系15の位置を調整する。具体的には、投写光学系調整部16は、光源光軸LAに平行な方向に向けて、投写光学系15に含まれるレンズを移動させたり、シフト位置を調整したりする。なお、光源光軸は光源ランプ11から射出される光の中心軸を表している。なお、投写光学系調整部を備えてなくても良く、手動で投写光学系の位置を調整できるようにしても良い。
The projection optical
メモリ120には、投写画像の歪み補正に用いられる補正パターン画像データ200が予め記憶されている。補正パターン画像データ200は、予めプロジェクタの光学系の設計に応じて、投写画像の歪みを効率的に検出するように生成されている。
In the
画像取得部102は、補正パターン画像データ200または外部から与えられた画像データを画像処理部50に受け渡す機能を有しており、例えば、A/Dコンバータにより構成される。実施例では、画像取得部102は、投写面に投写すべき画像データをメモリカードMCから取得する。画像取得部102は、特許請求の範囲の「補正用画像データ入力手段」および「補正画像データ入力手段」により実現される機能を含む。
The
台形歪み補正情報生成部104は、撮影補正パターン画像230を表す撮影補正パターン画像データと、メモリ120に記憶されている補正パターン画像データ200とを用いて、撮影補正パターン画像230の台形歪みを補正するための変換式を生成する。
The trapezoidal distortion correction
台形歪み補正部106は、台形歪み補正情報生成部104によって生成された変換式を用いて、撮影補正パターン画像データに対して台形歪み補正処理を施し、撮影補正パターン画像の台形歪みが補正された台形補正画像を表す台形補正画像データを生成し、曲面歪み補正情報生成部108に受け渡す。台形歪み補正部106は、例えば、イメージプロセッサにより構成される。
The trapezoidal
曲面歪み補正情報生成部108は、台形補正画像データと、メモリ120に記憶されている補正パターン画像データ200とを用いて、投写面SCの曲面歪みによる投写画像の歪み補正に用いられる曲面歪み補正情報を生成する。
The curved surface distortion correction
曲面歪み補正部110は、曲面歪み補正情報生成部108により算出された曲面歪み補正情報を用いて、画像取得部102から受け渡された画像データを処理し、補正画像データを生成して液晶ライトバルブ駆動部14へ受け渡す。曲面歪み補正部110は、例えば、イメージプロセッサにより構成される。
The curved surface
液晶ライトバルブ駆動部14は、曲面歪み補正部110から受け渡された補正画像データを用いて液晶ライトバルブ13を駆動する補正画像データに従って、液晶ライトバルブ13に歪み補正用の画像が形成されると、スクリーンSCには曲面歪みのない画像が表示される。歪み補正用の画像とは、投写面SCのしわや弛みによる膨らみに起因する歪みを相殺するために、結果的に歪んだ画像である。本実施例に置いて、液晶ライトバルブ13、液晶ライトバルブ駆動部14、投写光学系15および投写光学系調整部16が、特許請求の範囲の「画像形成部」にあたる。
The liquid crystal light
なお、プロジェクタ10が実現する機能の一部(例えば、画像処理部50の機能)を、パーソナルコンピュータにより実現することとしても良い。 Note that part of the functions realized by the projector 10 (for example, the functions of the image processing unit 50) may be realized by a personal computer.
A3.歪み補正処理:
図3〜図6を参照して、歪み補正処理について説明する。図3は、実施例における歪み補正処理を説明するフローチャートである。図4は、実施例における台形歪み補正処理について説明する説明図である。図5は、実施例における曲面歪み補正情報生成処理について説明する説明図である。図6は、実施例における曲面歪み補正処理について説明する説明図である。歪み補正処理は、操作部130を介してユーザから歪み補正処理の開始指示が入力されることにより、開始される。
A3. Distortion correction processing:
The distortion correction process will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart for explaining the distortion correction processing in the embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining trapezoidal distortion correction processing in the embodiment. FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating curved surface distortion correction information generation processing in the embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining curved surface distortion correction processing in the embodiment. The distortion correction process is started when a user inputs a distortion correction process start instruction via the
CPU100は、メモリ120から補正パターン画像データ200を取得し、投写面SCに投写する(ステップS100)。利用者の操作に応じて、撮影部20は、投写面SCに投写された補正パターン画像を撮影し撮影補正画像データを生成する。
The
CPU100は、撮影部20により生成された撮影補正パターン画像を取得し(ステップS102)、最小二乗近似法を用いて撮影補正パターン画像の台形歪みを補正するための変換式Φを生成する(ステップS104)。
The
図4を参照して、台形歪み補正処理について説明する。図4において、補正パターン画像210は、補正パターン画像データ200に従って液晶ライトバルブ13に表示された画像を示す。投写補正パターン画像220は、液晶ライトバルブ13に表示された補正パターン画像210が投写面SCに投写された画像を表す。撮影補正パターン画像230は、撮影部20により撮影された投写補正パターン画像220を表す。実施例では、液晶ライトバルブ13に表示されている補正パターン画像210を二次元のXY座標空間で表し、補正パターン画像210を構成する画素の位置をXY座標により表す。そして、各特徴点Pの位置は、各特徴点Pが表される画素の座標(X,Y)により表す。以降、所定の特徴点を表す場合に、変数iを用いて、Pi(Xi,Yi)と表す。変数iは、1以上の整数である。また、撮影補正パターン画像230を構成する画素の位置をxy座標により表す。そして、各特徴点Qの位置は、各特徴点Qが表される画素の座標(x,y)により表す。撮影補正パターン画像230の特徴点Qi(xi,yi)は、補正パターン画像210の特徴点Pi(Xi,Yi)に対応する。
A trapezoidal distortion correction process will be described with reference to FIG. In FIG. 4, a
図4の撮影補正パターン画像230に示すように、投写補正パターン画像220が投写面SCに矩形に表示されていても、撮影部20の光軸が傾いていると、撮影補正パターン画像230には、台形状の歪みが生じる。CPU100は、補正パターン画像210と、撮影補正パターン画像230を用いて、式1に示すように、台形歪み補正処理において用いる射影変換の変換式Φを生成する。射影変換の変換式Φは、曲面歪みの生じている投写補正パターン画像220の各特徴点の座標Q1(x1,y1)、Q2(x2,y2)…Qn(xn,yn)が変換式Φにより変換された後の各特徴点の座標であるΦ[Q1(x1,y1)]、Φ[Q2(x2,y2)]…Φ[Qn(xn,yn)]と、歪みのない補正パターン画像210の各特徴点の座標P1(X1,Y1)、P2(X2,Y2)…Pn(Xn,Yn)との差分の二乗和が最小になるように、最小二乗近似法を適用して係数A,B,C,D,E、F,GおよびHを算出した式である。
As shown in the shooting
具体的には、CPU100は、補正パターン画像210の各特徴点Piの座標(Xi,Yi)と、撮影補正パターン画像230の各特徴点Qiの座標(xi,yi)とを検出し、式2に示す8次元連立方程式を作成し、射影変換の変換式Φの係数A,B,C,D,E、F,GおよびHを算出する。式2の8次元連立方程式は、左辺の8行8列の逆行列を左からかけて解くことができる。なお、係数A,B,C,D,E、F,GおよびHを算出するには、少なくとも4つの特徴点Piと、これら4つの特徴点Piに対応する4つの特徴点Qiが必要である。一つの点でx成分とy成分の2つの情報をもつので、4点あれば 4点×2成分=8つの成分の条件が揃い、変換式を算出できる。最小二乗法の特性によれば、計算に用いる特徴点の数が多いほど、係数A,B,C,D,E、F,GおよびHの精度は向上する。
Specifically, the
CPU100は、このようにして生成された変換式Φを用いて、撮影補正パターン画像230に対して台形歪み補正処理を施し、台形補正画像データを生成する(ステップS106)。具体的には、撮影補正パターン画像230の各画素を変換式Φで変換する。図4に示す台形補正画像240は、撮影補正パターン画像230の各画素を変換式Φで変換して得られた画像である。台形補正画像240は、補正パターン画像210と同じXY座標空間により表される。図4に示すように、台形補正画像240では、撮影補正パターン画像230に表された台形歪みが補正されている。台形補正画像240の各特徴点Rは、撮影補正パターン画像230の各特徴点Qを変換式Φで変換したXY座標系で表される。本実施例では、XY座標系の特徴点Rの座標を、Ri(ai,bi)=Φ[Qi(xi,yi)]と表す。以上で、撮影補正パターン画像230の台形歪み補正処理が終了する。
The
CPU100は、台形歪み補正処理が終了すると、曲面歪み補正処理を行う。CPU100は、撮影補正パターン画像230の台形歪みが補正された台形補正画像240を表す台形補正画像データを用いて、投写画像に生じる歪みと逆方向の歪みを与える曲面歪み補正情報を生成する(ステップS108)。
When the trapezoidal distortion correction process ends, the
歪み補正情報の生成について、図5および図6を参照して説明する。図5(a)は、ライトバルブに表示されている補正パターン画像210を示しており、図5(b)は、台形補正画像240を示している。図5(a)において、特徴点P1,P2…Pnは、補正パターン画像210の特徴点を表す。また、図5(b)において、特徴点R1,R2…Rnは台形補正画像240の特徴点を示している。各特徴点R1,R2…Rnは、補正パターン画像210の各特徴点P1,P2…Pnに対応する。補正パターン画像210と台形補正画像240とは、同じXY座標系で表されているので、特徴点P1,P2…Pnと各特徴点R1,R2…Rnとの座標成分の差分が曲面歪みの歪み量である。
Generation of distortion correction information will be described with reference to FIGS. FIG. 5A shows the
図5(b)に示すように、台形補正画像240では、特徴点R1,R2…Rnは、投写面SCの曲面歪みによって各特徴点P1,P2…Pnからずれている。例えば、特徴点R2は、特徴点P2から上方にずれて表示されている。各特徴点Riを理想投写位置piに表示させるためには、図6(a)に示すように、各特徴点Riに対応する補正パターン画像210の各特徴点Piの位置を算出した歪み量に応じて、各特徴点Riの歪み方向と逆方向に移動させればよい。
As shown in FIG. 5B, in the
CPU100は、台形補正画像240を解析して特徴点Riの座標(ai、bi)を検出し、すべての特徴点Riの位置が、それぞれの特徴点Riに対応する特徴点Pi(Xi、Yi)からどの方向にどれだけずれているかを表す歪み量を算出する。歪み量は、例えば、特徴点Piの座標と特徴点Riの座標との差分(ai−Xi、bi−Yi)としてもよい。この場合、例えば、特徴点R2の歪み量は、特徴点P2の座標と特徴点R2の座標との差分(a2−X2、b2−Y2)と表すことができる。CPU100は、このように算出した全特徴点の歪み量をテーブルにまとめた歪み補正情報を生成する。
The
CPU100は、生成した歪み補正情報を用いて、特徴点の歪みと逆方向の歪みを与える歪み補正処理を入力画像データに施し、(ステップS16)、歪み補正処理が施された補正画像データに基づいてライトバルブ13に歪み補正用の画像を表示する。(ステップS18)。なお、歪み補正処理を行う場合には、各特徴点に対応する箇所のみに対して歪みを与えるだけでなく、各特徴点の周囲の領域についても、例えば、隣接する特徴点同士の歪み量に基づいて近似することにより歪みを補完することが好ましい。図6(b)に、一例として、歪み補正処理が施された補正画像データに基づいてライトバルブ13に表示される歪み補正用の画像250を示す。図6(b)に示すように、歪み補正用の画像250の各特徴点Piは、歪み補正情報に従って、台形補正画像240の特徴点Riの歪みと逆方向に移動されている。この結果、投写面SCには歪みのない画像が表示される。
The
実施例のプロジェクタ10によれば、撮影補正パターン画像230を用いて曲面歪み補正処理を行う前に、撮影補正パターン画像230に対して台形歪み補正処理を行うことができる。そして、撮影補正パターン画像230の台形歪みが補正された台形補正画像240を用いて、投写面SCの曲面歪みにより投写画像に生じる曲面歪みを補正するための曲面歪み補正情報を生成する。従って、投写補正パターン画像の撮影時に、撮影部20の光軸の傾きにより撮影補正パターン画像230に台形歪みが生じていても、投写画像に生じる曲面歪みを精度良く検出できる。よって、曲面歪み補正の精度を向上でき、投写面に歪みのない画像を投写できる。
According to the
また、実施例のプロジェクタ10によれば、最小二乗法を用いて変換式Φを算出しているため、撮影補正パターン画像230の台形歪みを精度良く補正できる。従って、撮影部20の光軸が傾いていても、撮影補正パターン画像230から精度の高い曲面歪み補正情報を生成できる。よって、撮影部20を固定する三脚などの機材や、撮影部20の光軸を調整するための機材が不要となり、画像表示システムの可搬性を高くできる。また、これらの機材準備が不用になることにより、コストを低下できる。
Further, according to the
また、実施例のプロジェクタ10によれば、撮影部20の光軸の調整処理が不要となるため、設営時間を短縮できる。
Further, according to the
B.変形例:
(1)実施例では、補正パターン画像210には、規則的に特徴点が配置されているが、特徴点がランダムに配置されていてもよい。また、特徴点は円形の図形に限られるものではなく、文字やその他の図形を用いてもよい。
B. Variations:
(1) In the embodiment, feature points are regularly arranged in the
(2)実施例では、補正パターン画像データ200を予め記憶しているが、例えば、他の機器から補正パターン画像データ200を取得してもよいし、プロジェクタ10の光学系の設計値に応じて、適宜、補正パターン画像データ200を作成してもよい。こうすれば、メモリ容量を節約できる。
(2) In the embodiment, the correction
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。 As mentioned above, although the various Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various structure can be taken in the range which does not deviate from the meaning.
10…プロジェクタ
11…光源ランプ
12…光源ランプ駆動部
13…液晶ライトバルブ
13…ライトバルブ
14…液晶ライトバルブ駆動部
15…投写光学系
16…投写光学系調整部
20…撮影部
50…画像処理部
100…CPU
102…画像取得部
104…台形歪み補正情報生成部
106…台形歪み補正部
108…曲面歪み補正情報生成部
110…曲面歪み補正部
120…メモリ
130…操作部
200…補正パターン画像データ
210…補正パターン画像
220…投写補正パターン画像
230…撮影補正パターン画像
240…台形補正画像
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (6)
撮影装置によって撮影された、前記プロジェクタによって前記投写面に投写されている前記補正用画像を表す撮影補正用画像データを取得する撮影補正用画像データ取得手段と、
前記補正用画像を表す補正用画像データを取得する補正用画像データ取得手段と、
前記撮影補正用画像データと、前記補正用画像データとに基づき、前記撮影装置の傾きに起因して前記撮影補正用画像データにより表される撮影補正用画像に生じる台形歪みを補正する台形歪み補正処理を前記撮影補正用画像データに施す台形歪み補正手段と、
前記撮影補正用画像の台形歪みが補正された台形補正画像と、前記補正用画像とを比較して、前記投写面の歪みに起因して前記投写画像に生じる曲面歪みを補正するための曲面歪み補正情報を生成する補正情報生成手段と、
前記投写面に投写する画像を表す画像データを取得する投写用画像データ取得手段と、
前記曲面歪み補正情報を用いて、前記取得した画像データに曲面歪み補正処理を施す曲面歪み補正手段と、を備える画像処理装置。 An image processing apparatus that corrects distortion of a projection image projected on a projection surface by a projector using a correction image,
Shooting correction image data acquisition means for acquiring shooting correction image data representing the correction image projected on the projection plane by the projector, shot by a shooting device;
Correction image data acquisition means for acquiring correction image data representing the correction image;
Based on the shooting correction image data and the correction image data, trapezoidal distortion correction that corrects trapezoidal distortion generated in the shooting correction image represented by the shooting correction image data due to the tilt of the shooting apparatus. Trapezoidal distortion correction means for performing processing on the image data for photographing correction;
A curved surface distortion for correcting a curved surface distortion generated in the projected image due to the distortion of the projection plane by comparing the trapezoidal corrected image in which the trapezoidal distortion of the shooting correction image is corrected and the correction image. Correction information generating means for generating correction information;
Projection image data acquisition means for acquiring image data representing an image projected on the projection plane;
An image processing apparatus comprising: a curved surface distortion correction unit that performs a curved surface distortion correction process on the acquired image data using the curved surface distortion correction information.
前記台形歪み補正手段は、前記撮影補正用画像データと前記補正用画像データとを用いて、式1の変換式の両辺の差分が最小となる係数を算出し、前記算出した係数を適用した前記変換式を用いて、前記撮影補正用画像データに、前記台形歪み補正処理を施す、画像処理装置。
The trapezoidal distortion correction unit calculates a coefficient that minimizes the difference between both sides of the conversion formula of Formula 1 using the photographing correction image data and the correction image data, and applies the calculated coefficient. An image processing apparatus that performs the trapezoidal distortion correction processing on the photographing correction image data using a conversion formula.
前記補正用画像データにより表される補正用画像には、所定の図形により表される複数特徴点が含まれており、
前記台形歪み補正手段は、前記撮影補正用画像に含まれる前記複数の特徴点の位置を前記変換式により変換した位置と、前記補正用画像の前記複数の特徴点の位置との差分の二乗和が最小になるように、最小二乗近似法を用いて前記変換式の係数を算出する、画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1 or 2,
The correction image represented by the correction image data includes a plurality of feature points represented by a predetermined figure,
The trapezoidal distortion correcting means is a sum of squares of differences between positions obtained by converting the positions of the plurality of feature points included in the photographing correction image by the conversion formula and positions of the plurality of feature points of the correction image. An image processing apparatus that calculates a coefficient of the conversion equation using a least-square approximation method so that is minimized.
前記台形歪み補正手段は、式2の方程式を適用して、前記変換式の係数を算出する、画像処理装置。
The trapezoidal distortion correction unit is an image processing apparatus that calculates the coefficient of the conversion equation by applying the equation of Equation 2.
光源と、
画像データに基づいて前記光源からの射出光を変調し、画像を形成する画像形成部と、
請求項1ないし請求項4いずれか記載の画像処理装置と、
前記補正画像データを前記画像形成部に入力する補正用画像データ入力手段と、
前記画像処理装置によって前記曲面歪み補正処理が施された画像データを前記画像形成部に入力する補正画像データ入力手段と、を備えるプロジェクタ。 A projector,
A light source;
An image forming unit that modulates light emitted from the light source based on image data and forms an image;
An image processing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Correction image data input means for inputting the corrected image data to the image forming unit;
A projector comprising: corrected image data input means for inputting image data subjected to the curved surface distortion correction processing by the image processing apparatus to the image forming unit.
撮影装置によって撮影された、プロジェクタによって前記投写面に投写されている前記補正用画像を表す撮影補正用画像データを取得し、
前記補正用画像を表す補正用画像データを取得し、
前記撮影補正用画像データと、前記補正用画像データとに基づき、前記撮影装置の傾きに起因して前記撮影補正用画像データにより表される撮影補正用画像に生じる台形歪みを補正する台形歪み補正処理を前記撮影補正用画像データに施し、
前記撮影補正用画像の台形歪みが補正された台形補正画像と、前記補正用画像とを比較して、前記投写面の歪みに起因して前記投写画像に生じる曲面歪みを補正するための曲面歪み補正情報を生成し、
前記投写面に投写する画像を表す画像データを取得し、
前記曲面歪み補正情報を用いて、前記取得した画像データに曲面歪み補正処理を施す、画像処理方法。 An image processing method executed by an image processing apparatus,
Obtaining image data for photographing correction representing the image for correction photographed on the projection plane by the projector, photographed by the photographing device;
Obtaining correction image data representing the correction image;
Based on the shooting correction image data and the correction image data, trapezoidal distortion correction that corrects trapezoidal distortion generated in the shooting correction image represented by the shooting correction image data due to the tilt of the shooting apparatus. Processing is performed on the image data for shooting correction,
A curved surface distortion for correcting a curved surface distortion generated in the projected image due to the distortion of the projection plane by comparing the trapezoidal corrected image in which the trapezoidal distortion of the shooting correction image is corrected and the correction image. Generate correction information,
Obtaining image data representing an image to be projected onto the projection surface;
An image processing method for performing curved surface distortion correction processing on the acquired image data using the curved surface distortion correction information.
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